Ученые Томского политехнического университета изучили процесс окисления и восстановления, а также жизнеспособность в нейтральной среде S-нитрозотиолов. Это биологически активные вещества в организме человека, играющих важную роль в борьбе с чужеродными клетками. На основе полученных результатов будет разработан точный и высокочувствительный экспресс-метод для определения уровня S-нитрозотиолов по анализу крови — их сложно определять из-за их нестабильности. Это необходимо для коррекции иммунной системы человека.
Проект реализуется при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты работы были представлены на XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке».
S-нитрозотиолы играют важную роль для регуляции физиологических процессов в организме человека и животных. Они продуцируют оксид азота, способствующий выработке макрофагов, которые, в свою очередь, уничтожают вирусные и чужеродные клетки. Определение уровня S-нитрозотиолов в организме осложняется тем, что это нестабильные органические соединения, которые очень быстро распадаются. Кроме того, существующие сегодня методы являются недостаточно точными. S-нитрозотиолы определяют по содержанию в сыворотке крови нитрат-ионов — конечного продукта их распада. Проблема в том, что нитраты также могут попадать в организм человека с пищей и это влияет на корректность результата анализа.
Ученые Инженерной школы природных ресурсов Томского политеха разрабатывают новую тест-систему для определения S-нитрозотиолов в сыворотке крови и образцах тканей. Она основана на вольтамперометрическом методе анализа, применяемом в аналитической химии для определения веществ в растворах.
В рамках исследования ученые моделировали биохимическую реакцию на электродах, чтобы понять окислительно-восстановительное поведение S-нитрозотиолов. Для этого они помещали в специальную ячейку образцы клеток крови и тканей, в которую затем опускались два электрода — ртутный и хлоридсеребряный. S-нитрозотиолы хорошо взаимодействуют с ртутью. В ходе окислительно-восстановительной реакции S-нитрозотиолы передают свой электрон, в результате чего на электродах фиксируется ток.
«Каждое вещество окисляется и восстанавливается при определенном потенциале. Различные нитрозотиолы в своей структурной формуле содержат соединения серы и азота в разных пропорциях. В зависимости от этого они будут давать разные «сигналы» на электроды. То есть иметь разный потенциал. Зная окислительно-восстановительный потенциал различных нитрозотиолов и фиксируя ток на электродах, мы сможем определять не только их наличие или отсутствие в биологических объектах, но и оценивать их количественные показатели», — рассказывает аспирантка Инженерной школы природных ресурсов Лилия Лоскутова.
На данном этапе ученые изучили параметры процессов окисления и восстановления нитрозотиолов, а также их устойчивость в нейтральной среде. В дальнейшем они планируют рассмотреть окислительно-восстановительное «поведение» и растворимость S-нитрозотиолов при разном показателе pH.
Также политехники планируют адаптировать метод, применив вместо ртутных электродов новые углеродные материалы.
«Разные соединения для эффективного метода анализа требуют разные электродные материалы. Мы планируем провести эксперименты, в частности, с использованием восстановленного графена. Он имеет меньше дефектов, более инертен и может выступать хорошей подложкой для проведения электрохимических реакций. Кроме того, это сделает метод более чувствительным, за счет способности графена улавливать наноразмерные частицы, и менее токсичным благодаря отказу от ртутных электродов», — поясняет Лилия Лоскутова.
Разработанный экспресс-метод даст возможность быстро и с высокой долей точности определять уровень S-нитрозотиолов в биологических объектах, что позволит врачам корректировать лечение при необходимости.
Пресс-служба Томского политехнического университета
Фото: tpu.ru
Нет комментариев